La misión NuSTAR de la NASA celebra diez años estudiando el universo de rayos X

El telescopio espacial NuSTAR de la NASA, que se muestra en esta ilustración, presenta dos componentes principales separados por un mástil de 30 pies (10 metros), a veces llamado boom. La luz se recoge en un extremo del mástil y se enfoca a lo largo de su longitud antes de llegar a los detectores en el otro extremo. Crédito:NASA/JPL-Caltech

Después de una década de observar algunas de las regiones más cálidas, densas y energéticas de nuestro universo, este pequeño pero poderoso telescopio espacial aún tiene más que ver.

El conjunto de telescopios espectroscópicos nucleares de la NASA (NuSTAR) cumple 10 años. Lanzado el 13 de junio de 2012, este telescopio espacial detecta luz de rayos X de alta energía y estudia algunos de los objetos y procesos más energéticos del universo, desde agujeros negros que devoran gas caliente. a los restos radiactivos de estrellas explotadas. Estas son algunas de las formas en que NuSTAR nos ha abierto los ojos al universo de rayos X durante la última década.

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Los diferentes colores de la luz visible tienen diferentes longitudes de onda y diferentes energías; De manera similar, existe un rango de luz de rayos X u ondas de luz con energías más altas que las que los ojos humanos pueden detectar. NuSTAR detecta rayos X en el extremo superior del rango. No hay muchos objetos en nuestro sistema solar que emitan los rayos X que NuSTAR puede detectar, pero el Sol sí:sus rayos X de alta energía provienen de microdestellos, o pequeños estallidos de partículas y luz en su superficie. Las observaciones de NuSTAR contribuyen a la comprensión de la formación de llamaradas más grandes, que pueden causar daño a los astronautas y satélites. Estos estudios también podrían ayudar a los científicos a explicar por qué la región exterior del Sol, la corona, es muchas veces más caliente que su superficie. NuSTAR también observó recientemente rayos X de alta energía provenientes de Júpiter, resolviendo un misterio de décadas sobre por qué no se habían detectado en el pasado.

Los rayos X del Sol, vistos en las observaciones verdes y azules del NuSTAR de la NASA, provienen del gas calentado a más de 5,4 millones de grados Fahrenheit (3 millones de grados Celsius). Los datos tomados por el Observatorio de Dinámica Solar de la NASA, vistos en naranja, muestran material alrededor de 1,8 millones F (1 millón C). Crédito:NASA/JPL-Caltech/GSFC

Iluminando agujeros negros

Los agujeros negros no emiten luz, pero algunos de los más grandes que conocemos están rodeados de discos de gas caliente que brillan en muchas longitudes de onda de luz diferentes. NuSTAR puede mostrar a los científicos lo que le sucede al material más cercano al agujero negro, revelando cómo los agujeros negros producen destellos brillantes y chorros de gas caliente que se extienden por miles de años luz en el espacio. La misión ha medido las variaciones de temperatura en los vientos de los agujeros negros que influyen en la formación de estrellas en el resto de la galaxia. Recientemente, el Event Horizon Telescope (EHT) tomó las primeras imágenes directas de las sombras de los agujeros negros y NuSTAR brindó apoyo. Junto con otros telescopios de la NASA, NuSTAR supervisó los agujeros negros en busca de destellos y cambios en el brillo que influirían en la capacidad del EHT para obtener imágenes de la sombra proyectada por ellos.

Uno de los mayores logros de NuSTAR en este campo fue hacer la primera medición inequívoca del giro de un agujero negro, lo que hizo en colaboración con la misión XMM-Newton de la ESA (Agencia Espacial Europea). El espín es el grado en que la intensa gravedad de un agujero negro deforma el espacio que lo rodea, y la medición ayudó a confirmar aspectos de la teoría de la relatividad general de Albert Einstein.

Encontrar agujeros negros ocultos

NuSTAR ha identificado docenas de agujeros negros escondidos detrás de espesas nubes de gas y polvo. La luz visible normalmente no puede penetrar esas nubes, pero la luz de rayos X de alta energía observada por NuSTAR sí puede. Esto les da a los científicos una mejor estimación del número total de agujeros negros en el universo. En los últimos años, los científicos han utilizado los datos de NuSTAR para descubrir cómo estos gigantes quedan rodeados por nubes tan espesas, cómo ese proceso influye en su desarrollo y cómo el oscurecimiento se relaciona con el impacto de un agujero negro en la galaxia circundante.

This illustration shows a black hole surrounded by an accretion disk made of hot gas, with a jet extending into space. NASA's NuSTAR telescope has helped measure how far particles in these jets travel before they "turn on" and become bright sources of light, a distance also known as the "acceleration zone." Crédito:NASA/JPL-Caltech

Revealing the power of 'undead' stars

NuSTAR is a kind of zombie hunter:It's deft at finding the undead corpses of stars. Known as neutron stars, these are dense nuggets of material left over after a massive star runs out of fuel and collapses. Though neutron stars are typically only the size of a large city, they are so dense that a teaspoon of one would weigh about a billion tons on Earth. Their density, combined with their powerful magnetic fields, makes these objects extremely energetic:One neutron star located in the galaxy M82 beams with the energy of 10 million suns.

Without NuSTAR, scientists wouldn't have discovered just how energetic neutron stars can be. When the object in M82 was discovered, researchers thought that only a black hole could generate so much power from such a small area. NuSTAR was able to confirm the object's true identity by detecting pulsations from the star's rotation—and has since shown that many of these ultraluminous X-ray sources, previously thought to be black holes, are in fact neutron stars. Knowing how much energy these can produce has helped scientists better understand their physical properties, which are unlike anything found in our solar system.

Solving supernova mysteries

During their lives, stars are mostly spherical, but NuSTAR observations have shown that when they explode as supernovae, they become an asymmetrical mess. The space telescope solved a major mystery in the study of supernovae by mapping the radioactive material left over by two stellar explosions, tracing the shape of the debris and in both cases revealing significant deviations from a spherical shape. Because of NuSTAR's X-ray vision, astronomers now have clues about what happens in an environment that would be almost impossible to probe directly. The NuSTAR observations suggest that the inner regions of a star are extremely turbulent at the time of detonation. + Explora más